EP1267404B1 - Verpackung für ein elektronisches Bauelement - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a packaging for an electronic component according to the preamble of the independent claim.
- packages for electronic components which are shown in Figure 1 in cross section.
- the packaging according to FIG. 1 has a plastic housing 100 in which metal inserts 101 are embedded. These metallic inserts are punched out of metal sheets and are embedded in the production of the plastic housing 100 in the plastic mass. This is done by the plastic housing 100 are made by injection molding and in the injection mold before filling with plastic, the metallic inserts 100 are inserted. After filling the injection mold, these inserts 101 are then firmly embedded in the plastic material of the housing 100. Furthermore, an electronic component 102 is shown in FIG. 1, which is electrically connected to the metal insert parts 101 with bonding wires 103.
- the bonding wires 103 are elastically formed and can thus be correspondingly deformed relative to the inserts 100 and relative to the housing 100 during a relative movement of the component 102.
- a direct connection of electronic components 102 with the inserts 101 is problematic because it comes to different thermal expansions of the materials involved due to the different expansion coefficients of the materials used, in particular the plastic of the housing and the metallic Einlelie 101.
- a rigid connection between the inserts and the electronic components 102 would thus have to withstand large forces caused by the different thermal expansion coefficients.
- the connection between the electronic components 102 and the inserts 101 would be severely endangered, since this compound is usually done by a solder or a conductive adhesive, which are not suitable for receiving large forces.
- the packaging according to the invention for an electronic component has the advantage that metallic carriers which are embedded in the plastic material can be connected directly to the electronic components.
- the additional connection via the bonding wires can therefore be omitted and such a package can therefore be made particularly simple and inexpensive.
- the dissipation of heat is improved by the direct coupling of the electronic component with the metallic carrier.
- the elastic design of the carrier is particularly simple by forming a meander-like structure.
- the electronic components can also be mounted directly between two carriers, which then expediently equal to the Form contacts.
- Particularly easy is the attachment by solder or glue.
- the metallic carrier is formed as a stamped part of a metal sheet.
- the plastic carrier is made particularly easy by injection molding.
- FIG. 1 shows a cross section through a conventional packaging
- Figure 2 shows a plan view of a package according to the invention
- Figure 3 shows a cross section through Figure 2
- Figure 4 shows an intermediate step of the manufacturing process.
- FIG. 2 shows a plan view of the packaging for an electronic component according to the invention.
- FIG. 3 shows a cross section along the line III-III of FIG.
- the package has a plastic housing 1, in which metallic inserts 2 are embedded.
- the metallic inserts 2 extend partly into a recess 3 of the plastic housing 1 and in part they are enclosed by the plastic mass of the plastic housing 1.
- the areas in which the metallic inserts are enclosed by the plastic of the plastic housing 1 are referred to below as embedding areas 4.
- Such embedding areas 4, in which a metallic insert 2 is enclosed by the plastic mass from above and below, is shown for example in cross section in FIG.
- the area in which the electronic component 6 is attached is referred to below as the attachment area 5.
- the attachment of the electronic component 6 is shown schematically on the mounting portion 5 by a Lot 7.
- attachment by means of a conductive adhesive can also take place.
- the plastic housing Under the inserts 2 in the region of the recess 3, the plastic housing is designed as a bottom 8, which extends under the entire region of the recess 3. Between the bottom 8 and the inserts 2, a small distance 9 is provided. The size of this distance is predominantly determined by the fact that in the production of the plastic housing 1, a certain shrinkage of the plastic material takes place, which then results in the distance 9 between the inserts 2 and the bottom 8. This distance 9 can be very small, so that the inserts essentially rest on the floor 8.
- the bottom 8 is not necessarily designed plan, in particular, the areas over which not the inserts 2 are arranged to be recessed. This is related to the manufacturing process as will be explained further in FIG.
- the inserts 2 are meander-shaped.
- This meander-shaped structure of the inserts 2 makes it possible for the inserts 2 to be able to move in the lateral direction in the region of the recess 3 relative to the plastic housing 1. This is particularly important because the thermal expansion coefficients of the metallic inserts 2 and the material of the Plastic housing 1 differ greatly. As a result of these different coefficients of thermal expansion, mechanical stresses between the plastic housing 1 and the metallic inserts 2 occur with temperature changes. Furthermore, mechanical stresses can also occur between the two metallic inserts 2, since these are held by the plastic housing 1.
- the metallic inserts 2 are deformable in the lateral direction in the region of the recess 3.
- the term lateral direction is understood here as the direction which is perpendicular to the thickness of the inserts 2.
- the entire paper plane i. understood the XY plane.
- FIG. 3 shows a coordinate system in which the lateral direction is formed by the XY plane.
- the thickness of the inserts 2 is understood to mean the extent in the Z direction. Due to the meander-shaped structure of the inserts 2 as can be seen in the plan view of Figure 2, it is achieved that the inserts 2 are deformable in the XY plane. Occurring mechanical tension can be reduced so easily by a deformation of the inserts 2.
- connection of the electronic component 6 by means of a bonding compound 7, which is formed by a solder or a conductive adhesive, should not be acted upon by strong mechanical forces. Since the inserts 2 are formed deformable in the lateral direction, the thermally induced tensions are largely reduced by deformation. The mounting mass 7 is therefore not mechanically stressed too much. Furthermore, the metallic Inserted parts with respect to the electronic component 6 formed symmetrically, so that compensate for the forces on the attachment areas 5 at least partially mutually. It is created as a packaging for the electronic component 6, in which the connection between the component 6 and the inserts 2 is not mechanically heavily loaded and thus is stable over long periods.
- the invention is equally useful when the device 6 is connected only to an insert or with more than two inserts. It is always essential that between the connection point of the insert 2 with the component and the plastic housing a laterally deformable region is arranged.
- FIG. 4 explains the production of the packaging according to the invention.
- a cross section through the packaging according to the invention during injection molding is shown.
- a cross section through the plastic housing 1 and an insert 2 during injection molding is shown.
- the cross section corresponds to the same point as shown in FIG.
- the cavity 3 of Figure 3 is filled in the injection molding of a mold 20.
- the mold 20 is formed so that it not only fills the cavity 3, but also that it completely fills the space around the inserts 2 in the direction of the bottom 8 out.
- the depressions shown in FIG. 3 are thus introduced. In this way it is prevented that the plastic compound also arranges in the XY plane between different areas of the inserts 2.
- the special molding tool 20 prevents plastic material from accumulating during injection molding between individual regions of the inserts 2, which could hinder deformation of the inserts 2 in the XY plane.
Landscapes
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Packaging Of Annular Or Rod-Shaped Articles, Wearing Apparel, Cassettes, Or The Like (AREA)
Description
- Die Erfindung geht aus von einer Verpackung für ein elektronisches Bauelement nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Es sind bereits Verpackungen für elektronische Bauelemente bekannt, die in der Figur 1 im Querschnitt gezeigt werden. Die Verpackung nach der Figur 1 weist ein Kunststoffgehäuse 100 auf, in dem Metalleinlegeteile 101 eingebettet sind. Diese metallischen Einlegeteile werden aus Metallblechen herausgestanzt und werden bei der Herstellung des Kunststoffgehäuses 100 mit in die Kunststoffmasse eingebettet. Dies erfolgt, indem die Kunststoffgehäuse 100 durch Spritzguß gefertigt werden und in die Spritzgußform vor dem Befüllen mit Kunststoff die metallischen Einlegeteile 100 eingelegt werden. Nach dem Befüllen der Spritzgußform sind diese Einlegeteile 101 dann fest in das Kunststoffmaterial des Gehäuses 100 eingebettet. Weiterhin wird in der Figur 1 ein elektronisches Bauelement 102 gezeigt, welches mit Bonddrähten 103 mit den Metalleinlegeteilen 101 elektrisch verbunden ist. Die Bonddrähte 103 sind dabei elastisch ausgebildet und können somit bei einer Relativbewegung des Bauteils 102 relativ zu den Einlegeteilen 101 bzw. relativ zum Gehäuse 100 entsprechend verformt werden. Eine direkte Verbindung der elektronischen Bauelemente 102 mit den Einlegeteilen 101 ist problematisch, da aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien, insbesondere des Kunststoffs des Gehäuses und der metallischen Einleteile 101, es zu unterschiedlichen thermischen Ausdehnungen der beteiligten Materialien kommt. Eine starre Verbindung zwischen den Einlegeteilen und den elektronischen Bauelementen 102 müsste somit große Kräfte aushalten, die durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten verursacht werden. Insbesondere die Verbindung zwischen den elektronischen Bauelementen 102 und den Einlegeteilen 101 wäre stark gefährdet, da diese Verbindung in der Regel durch ein Lot oder einen leitenden Kleber erfolgt, die nicht zur Aufnahme von großen Kräften geeignet sind.
- Weitere Verpackungen werden in den Dokumenten US 3947867, JP 2001024132 und JP 09064266 beschrieben.
- Die erfindungsgemäße Verpackung für ein elektronisches Bauelement hat den Vorteil, dass metallische Träger, die in dem Kunststoffmaterial eingebettet sind, unmittelbar mit den elektronischen Bauelementen verbunden werden können. Die zusätzliche Verbindung über die Bonddrähte kann daher entfallen und eine derartige Verpackung kann daher besonders einfach und kostengünstig gefertigt werden. Weiterhin wird durch die direkte Ankopplung des elektronischen Bauelements mit dem metallischen Träger die Ableitung von Wärme verbessert.
- Weitere Vorteile und Verbesserungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche. Die elastische Auslegung des Trägers erfolgt besonders einfach durch Ausbildung einer mäanderartigen Struktur. Die elektronischen Bauelemente können auch direkt zwischen zwei Trägern montiert werden, die dann zweckmäßigerweise auch gleich die Kontaktierungen bilden. Besonders einfach erfolgt die Befestigung durch Lot oder Kleber. Besonders einfach wird der metallische Träger als Stanzteil aus einem Blech herausgebildet. Der Kunststoffträger wird besonders einfach durch Spritzguß gefertigt.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch eine herkömmliche Verpackung, Figur 2 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Verpackung, Figur 3 einen Querschnitt durch Figur 2 und Figur 4 einen Zwischenschritt des Herstellungsverfahrens.
- In der Figur 2 wird eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Verpackung für ein elektronisches Bauelement gezeigt. In der Figur 3 wird ein Querschnitt entlang der Linie III-III der Figur 2 gezeigt. Wie in der Aufsicht der Figur 2 zu erkennen ist, weist die Verpackung ein Kunststoffgehäuse 1 auf, in dem metallische Einlegeteile 2 eingebettet sind. Die metallischen Einlegeteile 2 erstrecken sich zum Teil in eine Ausnehmung 3 des Kunststoffgehäuses 1 und zum Teil sind sie von der Kunststoffmasse des Kunststoffgehäuses 1 umschlossen. Die Bereiche, in denen die metallischen Einlegeteile vom Kunststoff des Kunststoffgehäuses 1 umschlossen sind, werden im Folgenden als Einbettbereiche 4 bezeichnet. Derartige Einbettbereiche 4, in denen ein metallisches Einlegeteil 2 von oben und unten von der Kunststoffmasse umschlossen ist, wird beispielsweise im Querschnitt in der Figur 3 gezeigt. Im Bereich der Ausnehmung 3 ist ein elektronisches Bauelement 6 auf den metallischen Einlegeteilen 2 befestigt. Der Bereich, in dem das elektronische Bauelement 6 befestigt ist, wird im Folgenden als Befestigungsbereich 5 bezeichnet.
- In der Figur 3 wird schematisch die Befestigung des elektronischen Bauelements 6 auf dem Befestigungsbereich 5 durch ein Lot 7 gezeigt. Alternativ zu einer Befestigung durch Löten kann auch eine Befestigung durch einen leitfähigen Kleber erfolgen.
- Unter den Einlegeteilen 2 im Bereich der Ausnehmung 3 ist das Kunststoffgehäuse als Boden 8 ausgebildet, der sich unter dem gesamten Bereich der Ausnehmung 3 erstreckt. Zwischen dem Boden 8 und den Einlegeteilen 2 ist ein geringer Abstand 9 vorgesehen. Die Größe dieses Abstandes wird überwiegend dadurch bestimmt, dass bei der Herstellung des Kunststoffgehäuses 1 ein gewisses Schrumpfen des Kunststoffmaterials erfolgt, wodurch sich dann der Abstand 9 zwischen den Einlegeteilen 2 und dem Boden 8 ergibt. Dieser Abstand 9 kann sehr gering sein, so dass die Einlegeteile im Wesentlichen auf dem Boden 8 aufliegen. Der Boden 8 ist nicht unbedingt plan ausgebildet, insbesondere können die Bereiche, über denen nicht die Einlegeteile 2 angeordnet sind, vertieft sein. Dies hängt mit dem Herstellungsverfahren zusammen wie es in der Figur 4 noch weiter erläutert wird.
- Wie in der Aufsicht der Figur 2 zu erkennen ist, sind die Einlegeteile 2 mäanderförmig ausgebildet. Durch diese mäanderförmige Struktur der Einlegeteile 2 wird es ermöglicht, dass sich die Einlegeteile 2 im Bereich der Ausnehmung 3 relativ zum Kunststoffgehäuse 1 in lateraler Richtung bewegen können. Dies ist insbesondere wichtig, da sich die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der metallischen Einlegeteile 2 und des Materials des Kunststoffgehäuses 1 stark unterscheiden. Durch diese unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kommt es bei Temperaturveränderungen zu mechanischen Verspannungen zwischen dem Kunststoffgehäuse 1 und den metallischen Einlegeteilen 2. Weiterhin können auch mechanische Spannungen zwischen den beiden metallischen Einlegeteilen 2 auftreten, da diese ja von dem Kunststoffgehäuse 1 gehalten werden.
- Zum Abbau dieser Spannungen sind die metallischen Einlegeteile 2 im Bereich der Ausnehmung 3 in lateraler Richtung verformbar ausgebildet. Unter lateraler Richtung wird hier die Richtung verstanden, die senkrecht zur Dicke der Einlegeteile 2 ist. In lateraler Richtung wird in der Figur 2 die gesamte Papierebene d.h. die XY-Ebene verstanden. In der Figur 3 ist ein Koordinatensystem gezeigt, in dem die laterale Richtung durch die XY-Ebene gebildet wird. Unter der Dicke der Einlegeteile 2 wird die Ausdehnung in Z-Richtung verstanden. Durch die mäanderförmige Struktur der Einlegeteile 2 wie sie in der Aufsicht der Figur 2 zu erkennen ist, wird erreicht, dass die Einlegeteile 2 in XY-Ebene verformbar sind. Auftretende mechanische Verspannungen können so einfach durch eine Verformung der Einlegeteile 2 abgebaut werden.
- Wesentlich ist dies für die Befestigung des elektronischen Bauelements 6 auf den Einlegeteilen 2. Die Verbindung des elektronischen Bauelements 6 mittels einer Verbindungsmasse 7, die durch ein Lot oder einen leitfähigen Kleber gebildet wird, sollte nicht durch starke mechanische Kräfte beaufschlagt werden. Da die Einlegeteile 2 in lateraler Richtung verformbar ausgebildet sind, werden die thermisch bedingten Verspannungen weitgehend durch eine Verformung abgebaut. Die Befestigungsmasse 7 wird daher mechanisch nicht zu stark beansprucht. Weiterhin sind die metallischen Einlegeteile bezüglich des elektronischen Bauelements 6 symmetrisch ausgebildet, so dass sich an den Befestigungsbereichen 5 die Kräfte zumindest teilweise gegenseitig kompensieren. Es wird so eine Verpackung für das elektronische Bauelement 6 geschaffen, bei der die Verbindung zwischen dem Bauelement 6 und den Einlegeteilen 2 mechanisch nicht stark belastet wird und somit über lange Zeiten beständig ist.
- Gezeigt wurde hier ein Bauelement 6, welches zwischen zwei Einlegeteilen 2 angeordnet ist. Die Erfindung ist aber ebenso nützlich, wenn das Bauelement 6 nur auf einem Einlegeteil oder mit mehr als zwei Einlegeteilen verbunden ist. Wesentlich ist dabei immer, dass zwischen der Verbindungsstelle des Einlegeteils 2 mit dem Bauelement und dem Kunststoffgehäuse ein lateral verformbarer Bereich angeordnet ist.
- In der Figur 4 wird die Herstellung der erfindungsgemäßen Verpackung erläutert. Dabei wird ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Verpackung während des Spritzgießens gezeigt. In dem Querschnitt in der Figur 4 wird ein Querschnitt durch das Kunststoffgehäuses 1 und ein Einlegeteil 2 während des Spritzgießens gezeigt. Der Querschnitt entspricht der gleichen Stelle wie sie in der Figur 2 gezeigt wird. Wie zu erkennen ist, wird der Hohlraum 3 der Figur 3 beim Spritzgießen von einem Formwerkzeug 20 ausgefüllt. Das Formwerkzeug 20 ist dabei so ausgeformt, dass es nicht nur den Hohlraum 3 ausfüllt, sondern auch dass es den Raum um die Einlegeteile 2 in Richtung auf den Boden 8 hin vollständig ausfüllt. Es werden so die in der Figur 3 gezeigten Vertiefungen eingebracht. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Kunststoffmasse sich auch in der XY-Ebene zwischen verschiedenen Bereichen der Einlegeteile 2 anordnet. Wenn sich dort nämlich Kunststoffmasse befindet, wird die Beweglichkeit, d.h. die Verformbarkeit, der Einlegeteile 2 in der XY-Ebene beeinträchtigt und der gewünschte Abbau von mechanischen Spannungen durch Verformung der Einlegeteile 2 könnte nicht erfolgen. Das spezielle Formwerkzeug 20 verhindert, dass sich beim Spritzgießen zwischen einzelnen Bereichen der Einlegeteile 2 Kunststoffmaterial ansammelt, welches eine Verformung der Einlegeteile 2 in der XY-Ebene behindern könnte.
Claims (6)
- Verpackung für ein elektronisches Bauelement (6) mit einem metallischen Einlegeteil (2) und einem Kunststoffgehäuse (1), in dem das metallische Einlegeteil (2) mit einem Einbettbereich (4) eingebettet ist,- wobei eine Dicke des metallischen Einlegeteils (2) gering ist im Vergleich zu seiner lateralen Abmessung,- wobei auf dem metallischen Einlegeteil (2) das Bauelement (6) auf einem Befestigungsbereich (5) leitfähig befestigt ist,- wobei das metallische Einlegeteil (2) zwischen Einbettbereich (4) und Befestigungsbereich (5) in lateraler Richtung verformbar ausgebildet ist
dadurch gekennzeichnet- dass das Kunststoffgehäuse (1) einen Boden (8) aufweist, der sich unter dem Befestigungsbereich (5) des metallischen Einlegeteils (2) mit einem Abstand (9) erstreckt, der geringer ist als die Dicke des metallischen Einlegeteils (2) und- dass das Kunststoffgehäuse (1) eine Ausnehmung (3) aufweist, in deren Bereich das Bauelement (6) auf dem metallischen Einlegeteil (2) befestigt ist. - Verpackung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Einlegeteil (2) zwischen Einbettbereich (4) und Befestigungsbereich (5) als mäanderartige Struktur ausgebildet ist.
- Verpackung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei metallische Einlegeteile (2) vorgesehen sind, die jeweils einen Befestigungsbereich (5) aufweisen und dass das elektronische Bauelement (6) auf beiden Befestigungsbereichen (5) befestigt ist.
- Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des elektronischen Bauelements (6) auf den Befestigungsbereichen (5) durch ein Lot (7) oder einen Kleber (7) erfolgt.
- Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Einlegeteil (2) durch Stanzen eines Metallblechs gebildet ist.
- Verpackung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (1) ein Spritzgussgehäuse ist.
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